垂直升降货柜设计

并可根据生产的变

化重新组合，适应现代化变品种在线存储的柔性要求。

在存储过程中，

将所存物品及托盘视为托盘模块，

系统 根据模块的大小，

将其分配到

合适的存储单元空间。

在存储区主支承立柱上预先设置若干托架，

< br>形成若干

存储单元，

存储空间内不设有限制存储单元的高 度的横梁，

即存储单元不固定分配给任何

托盘，

托盘模块经过操作窗口的过程中，

系统检测模块的最大高度，

< br>按照最大空间利用率

原则，

选择一组合适的存储单元空间 ，

分配给托盘模块。

同样也可以设计横向不限定的存

箱体是垂直升降货柜的主体，

用来支撑货格和承载货箱；

升降台用来运载货物，

负责

- 2 -

货物的传输；传动链用来带动升降台的升降。

图

1-1

箱体

C

C

- 3 -

图

1-2

升降台

图

1-3

货箱

1.3

垂直升降货柜控制系统的组成

1.3.1

系统硬件

垂直升降货柜是一种封闭式结构，

其内部的提升机根据操作指令让货柜自动以 最短路

径运动实现垂直升降运动，

使需要提取的物品自动送到存 取窗口，

这些货柜可以按用户存

储物品的要求，

做成不同的结构形式，

或者在货柜上放置很多可以盛放小型配件的塑料盒，

用来存放不同尺寸、形状、重量的物品。垂直升降货柜适用于存放一个人能搬动的物品，

单件重量以低于

50

千克左右为宜。

垂直升降式货柜有一个提取器，

通过操作指 令，

将用户所需要的物品送到存取口，

或

送到一个空间，使储存密度最大。

集中管理计算机，

可以对数十个货柜进行集中管理和控制，

并能提供各种统计分析手

段。

- 4 -

1.3.2

系统管理软件

根据库房实际情况开发 的管理控制软件，能较好地满足车间库房管理的要求。

(1)

库房的管理计算机与各车间有关的管理计算机联网，

便于车间随 时查询和信息交

换，这样二级备件库就没有存在的必要。

(2)

库房内的管理计算机与各货柜控制器

< br>(PLC)

之间联网通讯，便于管理计算机对货

柜的控制 ，一台管理计算机可以同时控制数十台货柜的运动。

(3)

计算机可以有效地管理自动化仓储货柜和普通货架中的配件，

准 确地记录物品的

各项信息，包括零件的编号、名称、规格、存放位置、库存数量、同一种 零件的属性

(

随

机、进口、国产

)

以及零件的替代关系等。零件编号可以有

2 4

位。满足所有国产和进口零

件的要求。

(4)

从进货到领用的全过程进行管理，进货的数量、经 办人、供应商、入库和领用的

详细记录，高效准确地处理出入库事务。从而提高工作效率 ，保证零配件的及时供应。

(5)

实用的统计分析功能，可以按不同要求进行各种统计、给出各种报表。

①详细的领用记录；

②按时统计消耗，帮助更合理地确定订货数量；

③按车间、班组、机组统计消耗，帮助核算生产成本；

④显示和警示功能

:

显示库存数量、最低值、 低库存和空库的报告。事先设定的标准

库存量及库存下限的警告；

⑤其它管理功能。可按不同用户的实际需要和具体要求设计。

1.5

自动化货柜控制系统设计

1.5.1

硬件设计

2

所示控制系统采用西门子

S7 - 200 (CPU226)

作为控制核心。

程控制器

(PLC)

具有体积小、灵活通用、维护简单、抗干扰能力强及可靠性高等优点，而

且

PLC

的输入输出模块、特殊功能模块都有即插即用功能，连接十分容易，很 方便系统扩

展。操作界面采用西门子公司的

TP07

统要求的数值输入、

数值显示、

画面变换及按键操作等绝大部分的人机界面功能。

采用一

块

EM232

模拟量输出模块，联接两台欧陆

514C

直流调速器。

S7-200(CPU226)

本身带有

24< /p>

个输入点

/16

个输出点

,

其中

I010

～

同时作为

PLC

高速计数器的输入。通过联接两个增

量编码器至两个高速计数器，

可以检测货柜的速度和位置。

高速计数器的工作频率可达到

2 kHz

，有

12

种工作模式，而且不影 响

CPU

的性能。为了保证系统正常运行，还设置有原

- 5 -

点检 测、货高检测、限位保护、有无货物检测、货叉状态检测等各种类型的传感器

[2]

。

1.5.2

软件设计

为了使货柜在不同的情况下 都能够正常运行，货柜的控制方式有联机自动控制

(

接上

位机

)

、

自动控制

(

单机自动

)

、

半自动控制和手动控制四种。

控制系统的软件设计根据货< /p>

柜运行特点，采用模块化设计方案。

过载保护、限位保护、联锁及 互锁等系统的基本功能

由主程序完成。设计有如下子程序：报警子程序、

X

轴运行控制子程序、

Y

轴 运行控制子

程序、高速计数器中断程序、取货子程序、卸货子程序、通信子程序等。

1.6

自动化货柜在国内外的发展情况

自动 货柜的发展始于

20

世纪

50

年代中叶，

在欧洲，

德国亨乃尔公司根据垂直旋 转原

理，

开始批量生产办公用的文件柜，

用于存放各种式样的文件和文件夹。

由于受到办公高

度的限制 ，办公用的文件柜一般只有

2~3

米高，载重也不大，软件功能 也比较简单。

到了

70

年代，德国亨乃尔、瑞士卡迪斯等公司相继开发出工业用的垂直旋转式自动

货 柜，如亨乃尔的

Rotomat

和卡迪斯的

Industriver

，使自动货柜的应用领域有了更大扩

展。进入

80

年代，世界市场对工业用的垂直自动货柜有了 巨大的需求。为了适应市场需

求，工业用的自动货柜比起办公用的文档柜有了长足的发展 ，体现在：

（

1

）更宽：达到

3~6

米；

（

2

）更高：

10< /p>

米以上，可以穿过多层楼板，每层楼都有出货口，像电梯一样；

（

3

）载重更大，单个货架可以载重< /p>

750~1 000

公斤以上，总载重

3 0

吨以上。

在工业用自动货柜发展的 同时也出现了一些问题：

当需要存取一个货物时，

所有的货

物都要转动，

容易产生重量的不平衡。

为了 解决这个问题亨乃尔公司为

6

米以上的自动货

< br>柜加装了不平衡显示装置。在哪个货架增加货物在哪个货架减少货物，以消除不平衡。

由于上述弊端限制了自动货柜的发展，所以激发了新的开发、研究。

90

年代，垂直

升降式的自动货柜开发成功，其中最 具代表性的是亨乃尔公司的

Lean-Lift

和卡迪斯公司< /p>

的

Shuttle

。与旋转式自动货柜相 比较，垂直升降式自动货柜有以下优点：

（

< br>1

）存取货物时，只有相关的托盘运动。

（

2

）可以更加有效地利用空间，高度可达